Благодарим ви, че посетихте Nature.com. Версията на браузъра, която използвате, има ограничена CSS поддръжка. За най-добри резултати препоръчваме да използвате по-нова версия на браузъра си (или да изключите режима на съвместимост в Internet Explorer). Междувременно, за да осигурим постоянна поддръжка, показваме сайта без стилизиране или JavaScript.
Сега, в публикация в списание Joule, Унг Лий и колегите му съобщават за проучване на пилотна инсталация за хидрогениране на въглероден диоксид за производство на мравчена киселина (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j.Joule.2024.01). 003;2024). Това проучване демонстрира оптимизацията на няколко ключови елемента от производствения процес. На ниво реактор, отчитането на ключови свойства на катализатора, като каталитична ефективност, морфология, разтворимост във вода, термична стабилност и наличност на ресурси в голям мащаб, може да помогне за подобряване на производителността на реактора, като същевременно се поддържат ниски необходимите количества суровини. Тук авторите използват рутениев (Ru) катализатор, носител върху смесена ковалентна триазин бипиридил-терефталонитрилна рамка (наречена Ru/bpyTNCTF). Те оптимизираха избора на подходящи аминови двойки за ефективно улавяне и преобразуване на CO2, като избраха N-метилпиролидин (NMPI) като реактивен амин за улавяне на CO2 и насърчаване на реакцията на хидрогениране за образуване на формиат, и N-бутил-N-имидазол (NBIM) като реактивен амин. След изолиране на амина, формиатът може да бъде изолиран за по-нататъшно производство на FA чрез образуване на транс-адукт. Освен това, те подобриха работните условия на реактора по отношение на температура, налягане и съотношение H2/CO2, за да увеличат максимално преобразуването на CO2. По отношение на дизайна на процеса, те разработиха устройство, състоящо се от реактор с капков слой и три колони за непрекъсната дестилация. Остатъчният бикарбонат се дестилира в първата колона; NBIM се приготвя чрез образуване на транс-адукт във втората колона; продуктът от FA се получава в третата колона; Изборът на материал за реактора и кулата също беше внимателно обмислен, като за повечето компоненти беше избрана неръждаема стомана (SUS316L), а за третата кула - търговски материал на основата на цирконий (Zr702), за да се намали корозията на реактора поради устойчивостта му на корозия на горивните касети, а цената е сравнително ниска.
След внимателно оптимизиране на производствения процес – избор на идеалната суровина, проектиране на реактор с капков слой и три колони за непрекъсната дестилация, внимателен подбор на материали за тялото на колоната и вътрешната пълнеж за намаляване на корозията и фина настройка на работните условия на реактора – авторите демонстрират, че е построена пилотна инсталация с дневен капацитет от 10 кг горивни касети, способна да поддържа стабилна работа в продължение на повече от 100 часа. Чрез внимателен анализ на осъществимостта и жизнения цикъл, пилотната инсталация е намалила разходите с 37% и потенциала за глобално затопляне с 42% в сравнение с традиционните процеси за производство на горивни касети. Освен това, общата ефективност на процеса достига 21%, а енергийната му ефективност е сравнима с тази на превозни средства с горивни клетки, задвижвани с водород.
Цяо, М. Пилотно производство на мравчена киселина от хидрогениран въглероден диоксид. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2